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C++ 设计模式：模板方法（Template Method）

article 2025/1/3 6:16:02

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模板方法（Template Method）是一种行为设计模式，它定义了一个操作中的算法的骨架，而将一些步骤延迟到子类中。通过这种方式，子类可以在不改变算法结构的情况下重新定义算法中的某些步骤。

1.问题分析

在开发中，经常会遇到一些操作，它们的整体步骤是固定的，但其中某些步骤的实现是可变的。模板方法通过将这些可变的步骤抽象出来，使得子类可以灵活地实现这些步骤，而不需要修改整体的算法结构。

2.实现步骤

定义抽象基类：在抽象基类中定义算法的骨架，并将可变的步骤声明为纯虚函数。
实现具体子类：在具体子类中实现这些可变的步骤。
调用算法：通过基类接口调用算法，具体的实现由子类提供。

3.代码示例

以机器人任务作为示例

3.1.抽象基类

class Robot {
 public:
  virtual ~Robot() = default;
  void performTask() {
    start();
    doTask();
    stop();
  }

 protected:
  void start() { std::cout << "Starting the robot" << std::endl; }
  void stop() { std::cout << "Stopping the robot" << std::endl; }
  // 抽象步骤，由子类实现
  virtual void doTask() = 0;
};

3.2.具体子类

// 具体机器人1，清扫机器人
class CleaningRobot : public Robot {
 protected:
  void doTask() override { std::cout << "Cleaning the floor" << std::endl; }
};

// 具体机器人2，巡逻机器人
class PatrollingRobot : public Robot {
 protected:
  void doTask() override { std::cout << "Patrolling the area" << std::endl; }
};

3.3.调用算法

int main() {
  CleaningRobot cleaningRobot;
  PatrollingRobot patrollingRobot;

  std::cout << "Cleaning robot task..." << std::endl;
  cleaningRobot.performTask();

  std::cout << "\nPatrolling robot task..." << std::endl;
  patrollingRobot.performTask();

  return 0;
}